0 引 言

电力互感器是实现智能电网监控、分析和决策的基础，故对其准确性、便利性和快速性的要求也逐渐提高。D-dot电压传感器通过测量电位移矢量的变化率实现了电压的间接测量，具有结构简单、体积小、易数字化且不需要能量传递等优点[1-6]。传统D-dot电压传感器在不同频率下的工作模式不同[7-11]，传递函数随之改变，因此只适用于高频信号的测量。本文改用差分式输入，去掉接地端，并采用多重电极并联结构，以避免负载电阻和积分器元件可能引入的寄生电感的影响，使传感器在频率较小时也能工作在具有稳定增益的自积分模式下[12-15]。

自积分式D-dot电压传感器的测量带宽更大、相位误差更小，且无对地绝缘要求[12-15]。原先采用的是全对称结构，在实际安装中存在难度，故对差分式D-dot电压传感器的结构进行了改进，将对称的环形电极改为开合式的扇形结构，通过理论电磁计算验证该不对称结构传感器的可行性以及相关电磁兼容问题，再将所制作传感器进行试验验证。

组内互评是组内成员从参与度、贡献度、准确度三个角度对自身及小组内各成员角色进行评分。该项指标主要用于区分成员的参与情况和对小组的贡献度、决策准确度，避免出现贡献不均但分数相同的情况。组内互评表及评分标准如表1所示。

1 研究基础

1.1 差分式结构D-dot电压传感器原理

差分式D-dot电压传感器通过测量电极两端的浮动电位差得到电压信号。等效电路图如图1所示。

图1 差分式D-dot电压传感器等效电路 Fig.1 An equivalent circuit of a differential D-dot sensor

其中：Cm2、Cm1为被测导体与环状电极之间的互电容；Cm0为导体对大地的杂散电容；Cs1、Cs2为两个环状电极对大地的杂散电容；Cm0为环状电极之间的互电容之和，同时也是用于测量的电容；Rm为测量用差动放大器的等效输入电阻。

将近一个世纪后，意识形态与科学间的鸿沟不仅没有缩减，反而不断扩大。青年马克思认为，意识形态依旧被烙上虚假的印记。“意识在任何时候都只能是被意识到了的存在，而人们的存在就是他们的实际生活过程。如果在全部意识形态中人们和他们的关系就像在照相机中一样是倒现着的，那么这种现象也是从人们生活的历史过程中产生的，正如物像在眼网膜上的倒影是直接从人们生活的物理过程中产生的一样。”［3］换言之，虚假、颠倒的意识形态与理性、真实的科学是对立的。

其传递函数、幅频特性以及相频特性为：

(1)

(2)

(3)

式中：

(4)

(5)

Rm一般比较大，可以达到数十到数千GΩ等级。由式(2)式(3)可知，通过并联可提高Cm0，使自积分工作条件RmC2≫1/ω较易达到。该传感器不需外加积分电路即可使自身输入、输出成线性关系，有效减小了幅值与相位误差。

1.2 对称结构的差分式D-dot电压传感器

图2为对称结构的差分式D-dot电压传感器的Ansoft仿真模型。

图2 对称结构仿真模型 Fig.2 Simulation model of symmetrical structure

对称式差分D-dot电压传感器的主要结构仅为一片环形PCB板，其顶层、底层均加工有若干半径不等的环形电极，顶层和底层的环形电极各自并联，输出则为顶层电极与底层电极的电势差。

尤其在当下社会，随着社会生产力的提高，人民对物质文化生活的期望也日益提高，会有更多的社会力量去关注“精神食粮”，比如图书馆文献资源建设的情况。这种具有公益性和慈善性的行为更是对社会的和谐发展，公民的人生观、价值观有着积极的指导意义。本文选取在中国历史上比较具有代表性的阶段——民国时期，对图书馆文献捐赠的历史进行梳理与探析。

电极的高斯面与电位移矢量正交，通过提高电极对被测导体的等效面积提高了传感器的精度；正圆的环形结构与被测导体周围电场的等位面近似，可保证电极上的电荷分布均匀，最大程度降低了由电极造成的电场畸变，避免了局部电场最大值的升高，降低了绝缘击穿的可能性。

但全封闭的环形结构要求被测导杆从传感器中间穿过，给操作带来了难度。在此，根据工程实际需要，设计了开合式的扇形D-dot电压传感器，其不对称结构是否会带来电场畸变与绝缘击穿问题需经仿真试验验证。

2 开合式的扇形D-dot电压传感器的设计

2.1 传感器的结构设计

1)由图8，开合式的扇形自积分D-dot电压传感器测得结果的相位误差和波形失真度依旧很小。

图3 开合式D-dot电压传感器实物图 Fig.3 Physical diagram of a D-dot sensor with open structure

2.2 传感器的参数确定

当传感器的输入与输出幅值成线性关系而相位差趋近于0时，可认为其工作在自积分模式下。利用Maxwell仿真软件确定各电容参数，通过并联电极提高Cm0，使传感器易工作在自积分模式。具体参数见表1。

表1 电容参数值 Table 1 Capacitance parameter values(pF)

Cm1Cm2Cs1Cs2Cm017.64315.73669.58694.0905631

2.3 仿真模型建立

为了验证扇形电极的传感器对解决电场畸变问题和绝缘问题的可行性，通过Maxwell软件对传感器进行仿真计算。仿真模型如图4所示。

图4 有限元计算模型 Fig.4 Finite-element calculation model

图4中，开合式的扇形D-dot 电压传感器安装于高压瓷质套管外，对套管中带电导杆进行电压测量。瓷质套管起绝缘保护与支撑固定作用。考虑实际运行条件，激励源可近似看作无限长直输电导线，并设离场源足够远处的电场强度为0，由此在计算中采用扩大电场计算区域的方法解决场域不封闭问题。

2.4 仿真结果与分析

1)由图5、图7，传感器对导杆周围电场的影响主要集中在导杆内部、电极内部和电极边缘部分。对于导杆内部，虽然变化率较大，但导杆本身电场强度几乎为零，故影响较小；对于电极内部及边缘，虽然变化率较大，但所占面积较小，对于其余部分的影响也很小。可见传感器对导杆周围电场造成的畸变不大。

图5 导体周围电场分布 Fig.5 Electric field distribution around the conductor

2)由表2、图9，在10%～120%额定电压范围内，开合式的扇形自积分D-dot电压传感器线性度好，且比差小于0.5%。但较之对称的自积分D-dot电压传感器[15]，其幅值相对较小，故灵敏度较小，这可能因为是扇形电极的等效面积小于环形电极。若增加电极并联片数，不仅能达到更高的分压比，还能减小相位差。

Y方向距电极较远，其电场所受影响也小[17]，可认为没有电场畸变；X方向的电场则会因传感器电极电场的叠加而产生畸变。定义X方向相对于Y方向(即畸变电场相对于原电场)场强的变化率f(R)来定量分析传感器对导杆周围电场分布的影响：

(6)

针对电场畸变与绝缘满足问题，对导杆施加10 kV工频电压，传感器及其周围的电场分布如图5所示。

图6 X、Y方向电场强度分布 Fig.6 Electric field distribution along X and Y axis

其中Kn为互感器额定电压下的变比。

图7 电场强度变化率 Fig.7 Gradient of electric field distribution

3 测量试验与结果分析

3.1 试验平台搭建

为了获取传感器在不同条件下的工作特性，在设计与仿真的基础上，搭建了高压试验平台，分别进行了稳态和暂态性能测试。为模拟实际的使用情况，导杆用绝缘支架与绝缘子支撑，悬挂于空气[16]，并穿过了带传感器的瓷质套管。电压控制箱经升压变压器提供稳态工频激励，而10 kV冲击电压发生器提供标准雷电冲击电压。带有补偿装置的高压探头直接测得导杆的电压，该电压经1 000∶1的衰减后，作为标准对比信号与传感器测得的信号进行波形比较[18]。

3.2 稳态误差试验

3.2.1 基波稳态试验

工频情况下，为测量传感器的动态范围与线性度，以10 kV作为额定电压，分别在10%、30%、50%、80%、100%、120%额定电压时对高压探头与传感器的输出电压进行比较[19]。

近年来，我国法学界、经济学界、政治学界等理论界和国家发改委、外交部、商务部等部门从不同学科和角度加强“一带一路”建设的基础理论和应用对策研究，很多地方召开了关于“一带一路”建设的理论研讨会，涌现了一些专门性、综述性研究成果。“从研究成果的总体分布来看，社会科学成果最多，人文科学较少，自然科学最少。”①在有关“一带一路”建设的社会科学成果中，法学研究成果较少，国际法领域的研究成果更少。

在30%额定电压时高压探头和传感器的输出波形对比见图8。二者在波形与相位上均很接近。

不同电压下的测量结果如表2所示。UHV为高压探头经衰减后的电压，UD-dot为传感器测得的电压。

比差的定义为[19]

(7)

2)由图6，畸变后的电场强度最大点出现在X方向上传感器与空气的分界面处，其值约为1.8 kV/cm，远小于环氧树脂(200～300 kV/cm)、陶瓷(100～200 kV/cm)和空气(25～30 kV/cm)的临界场强[11]。说明在10kV工频电压的激励下，开合式的扇形D-dot电压传感器能够在绝缘强度上留有充足的裕量。

铜冶炼企业生产检修工程中，土木建筑工程是支撑和保障各项设备运行的重要基础，是铜冶炼行业的重要组成部分。各车间的土建专业生产检修服务多属建筑安装工程范畴，因现有设备、作业面限制、生产工期要求等实际情况，决定了建筑构件体量、施工工艺、检修措施等与一般新建工民建项目相比，差异很大。铜冶炼企业土建检修项目具有交叉性、零散性、抢修项目多等特点，而目前铜冶炼行业还没有相对应的独立的检修工程预算定额。因此，检修项目在预结算过程中找不到相适应的工效定额，只能参照地方建筑安装工程预算定额的含量和取费执行，结果得出与实际存在偏差的工程造价。

由表1可知，伊兹密尔六轴低地板车辆的车端间距比传统地铁的A型车和B型车要大，且曲线通过半径比传统地铁的A型车和B型车都要小,因此传统的车端跨接模式不能满足六轴低地板车辆的通过需求。伊兹密尔六轴低地板车辆的车端跨接方案采取的措施如下:在车辆端部设置车端箱，吊装在底架上，内设端子排；在车钩的钩头部分设置特殊的跨接支架，跨接支架上固定连接器插座；连接器的插头采用线缆连接到另一车辆的车端箱中,以此来实现跨接。

对表中数据进行一次拟合，结果如图9所示，其一次拟合误差为0.000 5，说明该传感器具有较好的动态范围与线性度。

图8 30%额定电压时波形对比图 Fig.8 Waveform comparison in the 30% of rated voltage

表2 D-dot电压传感器准确度测试结果 Table 2 Accuracy test results of D-dot sensor

测量点UHV/kVUD-dot/V比差/%10%Un1.0160.1850.4130%Un2.980.540-0.0950%Un5.0020.903-0.4680%Un8.0321.45-0.46100%Un9.9951.8150.13120%Un12.0182.179-0.03

图9 不同电压下传感器和高压探头输出电压校正曲线 Fig.9 Output voltage calibration curve of sensor and high-voltage probe under different voltages

改进的传感器实物图如图3所示。其与对称结构的差分D-dot电压传感器相比最大的差别在于将封闭的环形电极改为了非封闭的扇形结构，并将电极固定在环氧树脂绝缘支架上，该材料具有介电特性好和强度高的优点。绝缘支架由用螺丝固定在一起的两个半环组成，可以自由张合，极大地方便了传感器的安装，同时能够调节传感器周围电场，使强电场集中在环氧树脂支架内，从而减小了其对外部电场的影响，使传感器对输电线周围电场畸变的影响较小[16]。另外，由于扇形电极的内外边缘仍为圆形，环形电极精度高与绝缘要求易满足的优点得到了保持。

近日，新洋丰携手海南荆岛公司，在海南省东方市八所镇小岭村卢琼珍家的茄子地，召开了2018年新洋丰全国100个示范点之百倍邦茄子观摩会，现场200多位种植大户共同见证了洋丰百倍邦套餐肥的神奇示范效果。

X，Y方向(即有电极和无电极方向)上的电场强度分布分别如图6(a)、图6(b)所示。

班委，是班上的核心。选班干部，除了学习委员和课代表，其他的我一律用后进生。学习委员和课代表，代表班上的成绩，所以我用优生。最拽的学生，个子高的，当班长。他们在孩子中往往很有威信，在学生中一呼百应，有时他们说的话比老师说的话还管用。成绩不好但运动好的是体育委员。成绩不好又爱劳动的是劳动委员。这样做，主要是调动班上每一个孩子的学习积极性。

这时，天空飘起了鹅毛大雪。孤零零的两座小楼默默矗立着，霍铁抬头看看天，黑色的天幕显得无比厚重，一颗星星也看不见。

3.2.2 谐波稳态试验

电力系统的设备中广泛存在的高次谐波会导致电能质量下降，对电力系统造成很大的危害[20-23]。因此，对谐波的实时准确测量成为谐波故障处理的关键技术要求。

自积分D-dot电压传感器的测量带宽大，在使高频激励的传递函数更加稳定的同时，具有较好的小频率电压测量性能。

过了大约有10分钟，门铃响起。思雨打开门，进来一位年轻女孩。她的身高、年龄和电话里说的差不多。只是身上的吊带装和短裙覆盖之外的皮肤，黝黑黝黑，像用墨汁染过的油条。再看她那一头所谓的美丽的栗红色长发，在灯光下就像一簇蔫巴了多时的韭菜。思雨突然有什么东西从胃里往上返，如果他不是努力克制自己，就会呕吐出来。

为了测试开合式的扇形D-dot电压传感器的谐波测量性能，对比了导杆电压频率分别为50 Hz、150 Hz、250 Hz、350 Hz和450 Hz时高压探头和传感器的输出波形，结果图10所示。

二者测得的电压幅值与相角差见表3。

表3 谐波测量准确度 Table 3 Measuring accuracy of harmonic

测量频率/HzUHV/kVUD-dot/mV相差/(゜)501.8494.43.9741501.981041.0572501.941041.0923501.921030.67174501.896.80.5

1)由图10，在 50 Hz～450 Hz范围内，开合式的扇形D-dot电压传感器测得波形的失真度很小。

2)由表3，传感器波形与高压探针波形的相角差基本上都维持在1゜左右，且随着频率的增加趋于减小。这说明该传感器能够及时跟踪电力系统中各次谐波的波形。但其相角差较之对称结构的传感器有所增大[15]，这可能是传感器等效面积减小或电极的并联片数较少造成的。

广东盆距兰发现于贵州榕江县小丹江边喀斯特树林中，生境海拔766 m，生于潮湿朽木上，伴生种有马尾松、茅栗、豆叶九里香等。仅发现5个相对独立的植株，2株有花。2013年10月21日采集，凭证标本：HXQ13102105HT，引种保存于贵阳药用植物园。

以上两个试验证明开合式的扇形D-dot电压传感器对稳态各次波形的测量效果均较为理想。

3.3 暂态误差试验

自积分的D-dot电压传感器不存在电感元件，对暂态电压波形响应迅速，且不会发生振荡[1-6]。为验证开合式的扇形D-dot电压传感器具有上述暂态特性，对其进行了冲击电压和开关操作暂态试验。

3.3.1 冲击电压试验

用10 kV冲击电压发生器产生10 kV峰值的1.2/50 μs标准雷电冲击电压并加在导杆上。高压探头和传感器同时检测到的波形如图11所示。

图10 不同频率时的波形对比图 Fig.10 Waveform comparison chart at different frequencies

由图11，二者测得的雷电冲击波波形相似，波前时间、半峰值时间相近，说明开合式的扇形D-dot电压传感器对1.2/50 μs的标准雷电冲击电压的响应速度快，且避免了高频振荡的出现。

图11 1.2/50 μs雷电波测量波形 Fig.11 Measure waveform of 1.2/50 μs lightning wave

3.3.2 开关操作暂态试验

D-dot电压传感器采用电场耦合原理，线路通断瞬间其上的滞留电荷可能会对传感器电路充放电，导致输出振荡，同时，开关操作也可能引起操作过电压。此时，要求传感器的输出在一个周期内下降到故障前峰值的10%以下[24]。

突然失去稳态交流激励后，二者的输出电压如图12所示。可以看出传感器与高压探头测得的波形相似，峰值衰减速度达到要求，且没有出现振荡。

“三区”人才支持工作是一项全国性的人才培养工程，我们不应把目光仅局限在河北省，凭借一己之力，去帮扶贫困单位，应转换思维，加强与先进省市兄弟单位以及高校图书馆的合作与交流，把“请进来”和“走出去”相结合，根据实际情况制定战略合作协议，包括聘请知名专家、学者授课、实进行人才交流等方式支持工作的开展。也可带着基层公共图书馆学员“走出去”，观摩先进图书馆对口岗位经验和技术，吸取经验教训，开阔思路，不断提升自我。

以上两个试验证明了开合式的扇形D-dot电压传感器具有良好的跟踪暂态波形的性能。

图12 开关操作时的暂态波形 Fig12 Transient waveform at the switching operation

4 结 论

在全对称环形封闭的差分D-dot电压传感器的基础上，研究了开合式的扇形结构，对该结构的传感器进行理论分析、参数计算、电场仿真与高压试验后，证明其对稳态、暂态的各种波形均具有较好的测量特性。新传感器的性能较好，又增强了便利性和实用性，此研究是对D-dot电压传感器的研究的进一步深化，为电网电压测量提供了一种实用化的D-dot电压传感器设计思路。

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